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动手理解 · CONCEPT LAB

对照三张真实计算图,别把训练配方拼成统一阶段

生成式 VLM 可以从文本模型加接视觉接口,也可以在预训练期联合更新多模态模块。Tokenizer、embedding lookup、冻结范围和 loss 分支必须分别确认。

已经发生 正在观察 接下来
01 / 03

状态传导图

TEXT 原始文本
TOK Tokenizer
IDS 整数 IDs
EMB Embedding 查表
LM 因果 LM
LOSS 移位标签 + mask

这是一条常见的因果语言模型训练基线,不代表掩码语言模型或所有 VLM 都必须采用同一个目标。

观察点 01

Tokenizer 输出整数 ID,查表后才得到输入向量

原始文本先经 tokenizer 变成整数 token IDs,再用输入 embedding 表查成向量。因果语言模型产生 logits,训练时用移位后的有效 labels 与 loss mask 计算交叉熵。

此刻要记住

Token ID 是索引,不是带语义的浮点向量;Tokenizer 也不等于 embedding lookup。

基础 · 多模态训练 / VLM Training

生成式 VLM 训练 vs LLM 训练:多了什么输入、目标与参数路径

LLM(Large Language Model,大语言模型)常以文本/代码 token(词元)做因果建模;VLM(Vision-Language Model,视觉语言模型)还要定义视觉表示怎样进入模型、哪些位置受监督、哪些参数可更新。常见模块化路线会增加视觉编码器和连接器,但对比式双编码器、主干内 cross-attention(交叉注意力)和统一离散 token 路线都有不同训练图。

因果 LLM 与模块化生成式 VLM 的训练数据流对比。LLM 的文字先经 tokenizer 得到整数 token IDs,再经 embedding lookup 得到向量,Transformer 产生 logits,语言模型损失使用移位标签和 loss mask,优化器只更新可训练参数。VLM 的图像经 patch 或 tile、视觉编码器和 bridge 形成视觉表示;文字也要经过 tokenizer、IDs 和 embedding lookup。视觉与文本表示进入语言模型后可计算语言模型损失;对比、匹配或 grounding 等其他目标从各自所需的图像、文本表示或任务预测另行取输入,不能都画成语言 logits 的同一个出口。
这张图只对照因果 LLM 与一种模块化生成式 VLM。Tokenizer(分词器)产生整数 IDs,embedding lookup(嵌入查表)才产生向量;语言模型损失从 logits(未归一化输出分数)与移位标签计算,而图文对比、匹配、grounding 等目标要从各自所需的图像/文本表示或预测分支取输入。冻结参数本身不必然截断输入梯度:只有前向仍被自动微分记录且未用 detach / no_grad 切断时,梯度才可沿保留的计算图传播;optimizer(优化器)也只改变本阶段可训练的参数。图中红色虚线只是局部反传方向示意,不代表完整梯度路径。
01 · 一句话

核心区别:VLM 还要建立视觉—语言接口

生成式 LLM 的常见预训练目标是预测下一个 token;生成式 VLM 还要把像素编码成条件表示或离散 token,并从配对、交错或指令数据中学习视觉与语言的对应关系。若从纯文本检查点改造,语言模型此前没有直接处理图像;若像 Chameleon 一样从随机初始化做混合模态早融合训练,就不存在必经的「先训完 LLM、再接眼睛」步骤。另一些所谓 native 路线仍会复用预训练组件,不能把 native 自动理解成“所有参数从零训练”。

LLM 训练
文本 token为主;生成式基础模型通常做因果语言建模,之后可接 SFT(Supervised Fine-Tuning,监督微调)和偏好/强化学习等后训练。
生成式 VLM 训练
输入与目标扩展到图像、视频和文本。模块化模型常加视觉编码器 + 连接器并按配方冻结/解冻;统一 token 模型则可在同一自回归序列里建模多种模态。
先限定“VLM”范围
CLIP(Contrastive Language–Image Pre-training,对比式图文预训练)也属于视觉语言模型,但它用图像/文本双编码器和对称对比损失学习共享表示,本身没有生成式 LLM。本文主体讲的是能按语言条件生成文本的 VLM;涉及 CLIP、BLIP-2 等目标时会单独标明,避免把所有 VLM 都套进“视觉编码器 + projector + LLM”。
02 · 六个维度

从头到尾,VLM 多了/变了什么

维度LLM 训练VLM 训练(多了/变了)
模态文本、代码等离散 token 序列文本 + 图像(+ 视频);视觉可变成连续 embedding,也可量化成离散 token
架构常见为 Transformer 语言模型生成式模块化路线常是视觉编码器(常见 ViT,Vision Transformer,视觉 Transformer)+ 连接器 + LLM;另有主干内 cross-attention 或统一离散 token。对比式 VLM 还可能是双编码器
数据文本语料图文对 / 交错图文 / OCR(Optical Character Recognition,光学字符识别)/ VQA(Visual Question Answering,视觉问答),配比与清洗是另一套学问
预训练目标生成式模型常做 next-token;也有掩码等目标可用图文对比、图文匹配、条件语言建模、grounding 或统一序列建模;不同目标读取的表示与标签并不相同
训练阶段预训练 → 指令/偏好等后训练常见分阶段 freeze/unfreeze,也可从头联合多模态预训练;阶段数没有统一标准
Loss因果 LM(Language Modeling,语言建模)对移位后的有效标签位置计损失;padding 或提示位置是否 mask 由模板决定取决于配方:回答型 SFT 常只监督 assistant 输出;CLIP 对图文相似度矩阵做双向对比;ITM(Image-Text Matching,图文匹配)常用匹配头;grounding(视觉定位)或图像生成既可用独立预测头,也可把坐标/离散图像 token 纳入统一自回归目标,须按模型确认
03 · 多阶段流程

冻结/解冻是配方选择,不是一条统一“三阶段”

模块化生成式 VLM 经常复用视觉与语言检查点,因此需要明确每阶段哪些参数冻结、哪些参数更新(🔒=冻结,🔥=训练)。但阶段名不能跨论文硬拼:LLaVA(Large Language and Vision Assistant,大语言与视觉助手)1.0 是两阶段;BLIP-2(Bootstrapping Language-Image Pre-training with Frozen Image Encoders and Large Language Models,以冻结图像编码器和大语言模型自举图文预训练)的两阶段都训练 Q-Former(Querying Transformer,查询 Transformer),图像编码器始终冻结,第一阶段尚未接 LLM,第二阶段才接入冻结的 LLM;InternVL3 把多模态和纯文本混在一个 native pre-training(原生预训练)阶段并联合更新全部参数;Qwen3-VL 又采用只训练 merger(合并器)的 S0,随后进入全参数 S1–S3。下图并排展示具体论文口径,不表示三列属于同一模型。

LLaVA S1 · 特征对齐 只更新线性 projector LLaVA S2 · 指令微调 视觉塔继续冻结 Qwen3-VL S1 · 对照 三模块全参数训练 视觉编码器 连接器 / merger LLM 🔒 冻结 🔒 冻结 🔥 训练 🔥 训练 🔥 训练 🔥 训练 🔒 冻结 🔥 训练 🔥 训练 前两列是 LLaVA 1.0 的两阶段;第三列是 Qwen3-VL 预训练 S1 的独立对照, 发生在其 merger-only S0 之后,不是 LLaVA 的第三阶段。
为什么 LLaVA S1 只训 projector原论文复用冻结的 CLIP ViT-L/14 与 Vicuna,在 595K(59.5 万)条过滤后的 CC3M(Conceptual Captions 3M,三百万规模概念描述)图文对上只更新线性投影矩阵,让视觉特征落到 LLM 词嵌入维度;S2 再用 158K(15.8 万)条视觉指令数据继续冻结视觉塔,同时更新 projector 与 LLM。这是 LLaVA 的计算/优化选择,不是所有 VLM 的最优定律。
📰 两种相反的真实配方BLIP-2的预训练图像编码器全程冻结:第一阶段还没有接 LLM,用 ITC(Image-Text Contrastive Learning,图文对比学习)、ITM 和图像条件文本生成训练 Q-Former 的视觉—语言表示;第二阶段才把 Q-Former 接到冻结 LLM,并继续训练 Q-Former 与全连接投影做视觉到语言的生成学习。InternVL3则从预训练 ViT 和 base LLM 初始化、随机初始化两层 MLP(Multilayer Perceptron,多层感知机),在一个 native multimodal pre-training(原生多模态预训练)阶段混合多模态与纯文本,并联合更新全部参数;但其自回归 loss 仍只在文本 token 位置计算,视觉 token 作为条件,说明“可训练参数范围”不等于“直接计 loss 的位置”。native 也不等于随机初始化。
🆕 Qwen3-VL(2025)怎么做技术报告先说明视觉编码器基于预训练 SigLIP-2(Sigmoid Loss for Language-Image Pre-training 2,第二代 Sigmoid 损失图文预训练)做过动态分辨率持续训练;随后整体 VLM 预训练拆成 S0–S3。S0 用约 67B(670 亿)token、长度 8,192,只训练视觉—语言 merger;S1 用约 1T(1 万亿)token、长度 8,192,解冻视觉编码器、merger、LLM 做全参数多模态预训练;S2 继续全参数训练约 1T token 并扩到 32,768;S3 再用 100B(1,000 亿)token 做 262,144 长度适配。它再次说明“merger-only S0”不是视觉塔从零学习的起点,之后也不只有一种训练阶段。
手算一个 loss mask
假设拼接后的序列含 576 个视觉位置 + 12 个用户提示位置 + 8 个 assistant 答案位置 = 596 个位置。一种 assistant-only SFT 配方把前 576+12=588 个位置的标签设为 ignore,只在 8 个答案位置计算交叉熵;受监督位置占 8÷596≈1.34%。这只是示意:因果标签会移位,是否包含 EOS(End of Sequence,序列结束)和多轮 assistant token 取决于模板;CLIP 对比学习、BLIP-2 第一阶段会监督不同目标,图像生成则既可能像 Chameleon 一样对离散图像 token 继续做统一 next-token 交叉熵,也可能使用生成专用目标。
04 · 两条轴线

别把架构与训练历史混成一组

讨论「原生多模态」时至少要分开两个问题:模型怎么接视觉,以及它从什么时候开始学视觉。二者并非一一对应。

轴线 A:架构怎么融合

双编码器:CLIP 分别编码图像与文本并对比对齐,不接生成式 LLM。
模块化生成:视觉编码器经 projector/Q-Former 接到语言骨干,或把 cross-attention 插入语言主干;LLaVA、BLIP-2、Flamingo 的连接位置并不相同。
统一离散 token / 早融合:Chameleon 把图像量化为离散 token,与文本/代码一起从头训练同一 Transformer,可理解并生成混合模态序列。

轴线 B:何时、从什么初始化开始学视觉

后接式适配:先有文本 LLM,再接视觉模块,如 LLaVA。
联合多模态预训练:从预训练期就混入视觉与纯文本;但“联合”仍可从已有权重开始。InternVL3 初始化预训练 ViT 与 base LLM、随机初始化 MLP,再联合更新全部参数;Chameleon 才是论文明确写出的混合模态从头训练。
因此“native/原生”“统一 token”“随机初始化”是三个不同判断,不能互相替代。

怎么读模型报告
至少连续问四个问题:① 视觉是连续 embedding 还是离散 token?② 在主干前拼接、主干层内 cross-attention,还是双编码器对比?③ ViT、连接器、LLM 分别从随机还是预训练权重初始化?④ 当前阶段哪些参数 requires_grad,哪些又真正进入 optimizer 参数组?只看 native、end-to-end 或 early fusion 一个标签,无法还原训练计算图。
05 · 数据

数据:从「纯文本」到「图文混合的一整套」

数据类型作用 · 代表
图文对image-text pairs最基础的「图像链接 + 文本描述」,规模大但匹配、版权、隐私与安全都需治理。LAION-5B(LAION = Large-scale Artificial Intelligence Open Network,大规模人工智能开放网络)论文报告 58.5 亿条经 CLIP 过滤的图文对;LAION 于 2023-12 下架原数据做安全修订,2024-08 发布 Re-LAION-5B。其官方说明称按合作机构截至 2024-07 提供的哈希表移除 2,236 个匹配链接,并经阈值过滤后保留 5,526,641,167 条;这代表已知列表与既定过滤流程,不是“数据已保证无风险”
交错图文interleaved同一文档中图和文交替出现,可训练跨图上下文和少样本接口。Flamingo 使用交错图文/视频文本数据做生成式少样本学习;Chameleon 则把文本、图像与代码都离散化后在混合序列上训练
OCR / 文档让模型看懂图里的文字、表格、图表(DocVQA,Document Visual Question Answering,文档视觉问答)
VQA / 指令「看图回答 / 按指令操作」,是指令微调的核心料
grounding / 定位带坐标框的数据,教模型「指出物体在哪」

关键:网络 alt-text(网页替代文本)往往有噪声,因此可用模型生成候选描述、再过滤不匹配样本。BLIP 的 CapFilt(Captioning and Filtering,描述生成与过滤)就是早期可核查案例:captioner(描述生成器)产生合成描述,filter(过滤器)去掉噪声。它说明重标和过滤能改善数据,但「质量一定比数量重要」仍要落到具体消融实验,不能当普遍定律。

06 · 特有难点

VLM 训练中尤其要处理的 4 类风险

接口与表示错配 Modality Gap

当独立预训练的视觉编码器接到纯文本 LLM 时,维度、分布和信息粒度都可能不匹配;不能只因维度相同就假定可直接拼接。线性 projector、Q-Former、resampler 或主干层内 cross-attention 是不同接口,并非都必须存在。

视觉幻觉 Visual Hallucination

生成内容可能提到目标图像中不存在的物体。POPE(Polling-based Object Probing Evaluation,轮询式物体探测评测)把它转成针对目标图像的物体存在性问题;这说明视觉幻觉要用图像证据评测,不能只看回答是否流畅。

缓解候选:改善图文/指令数据、显式 grounding、偏好训练与专门回归集;任何单一方法都不能保证消除。

能力遗忘与干扰 Catastrophic Forgetting

多模态适配可能损害原检查点的语言或视觉能力,但这不是 VLM 独有风险;程度取决于数据配比、学习率、可训练参数和训练时长。

缓解候选:冻结部分模块、混入纯文本/回放数据并同时监控语言与视觉评测。InternVL3 在约 200B(2,000 亿)token 预算下报告语言:多模态为 1:3(50B:150B,即 500 亿:1,500 亿),也就是约 25% 纯语言;这是该论文实验得到的配方,不是通用最佳比例。

视觉 token 与算力增长 Token Explosion

视觉位置数随图像面积、图数和视频帧数增长,而且模型间不能套用同一公式:InternVL3 论文写明 pixel unshuffle(像素重排)把每个 448×448 tile 表成 256 个视觉 token;Qwen3-VL 官方配置则是 patch size 16、spatial merge size 2,同样以预处理后的 448×448 图像手算,会先得到 28×28=784 个 patch 位置,再由 2×2 merger 压成 14×14=196 个送入语言侧的视觉 token(不含序列控制 token)。多图/视频仍会继续累加。

缓解候选:merger、resampler(重采样器)/Q-Former、动态分辨率、帧采样与图数预算;代价是可能丢失细节,需按任务验证。

资料来源

核查口径与原始资料

页面于 2026-07-14 按原始论文与官方安全修订说明逐项复核。本文把 VLM 类型、融合架构、初始化来源、训练阶段和 loss 分支分别描述;freeze/unfreeze 与 loss mask 只作为具体模型配方,不写成行业统一规则。Qwen3-VL 等时效性内容以论文提交版本为准。

速查表

一张表回顾 VLM vs LLM 训练

问题答案
核心区别生成式 LLM 主要建模文本/代码 token;生成式 VLM 还要定义视觉表示、跨模态接口、监督位置与可训练参数
VLM 都接 LLM 吗不是。CLIP 是图像/文本双编码器;本文主体聚焦能条件生成文本的 VLM
架构多了什么常见是视觉编码器 + 连接器;也有主干内 cross-attention、双编码器或图文统一离散 token
预训练多了什么可加入图文对比、匹配、条件生成或统一序列建模等目标
训练流程按模型读:LLaVA 两阶段;BLIP-2 两阶段训练 Q-Former、第二阶段才接冻结 LLM;InternVL3 的 native 预训练单阶段联合,之后另有监督微调与混合偏好优化;Qwen3-VL S0 接口后全参数 S1–S3
读报告的轴线表示/融合方式、初始化来源、何时加入多模态数据、每阶段可训练参数与 loss 分支要分别确认
数据图文对/交错/OCR/VQA/grounding;重新打标提质
Loss依任务而变:回答型 SFT 常只监督 assistant 文本;对比/匹配有各自目标;离散图像 token 可共享 next-token 目标,其他图像生成路线也可能另设目标
重点风险接口错配、视觉幻觉、能力干扰,以及随分辨率/图数/帧数增长的视觉 token 成本